Синдром Кесслера: как мелкий обломок ракеты способен уничтожить целую космическую станцию

Рассмотрим такой сценарий. Уничтожение мертвого спутника-шпиона порождает рой обломков на околоземной орбите, который сеет все больший хаос по мере того, как приближается к нашей планете. Облако уничтожает ряд спутников связи, создавая все больше и больше мусора с каждым сильным столкновением. Оно выводит из строя знаменитый телескоп Хаббл и корабли Роскосмоса, убивая нескольких членов экипажа на борту. Затем новые обломки нацеливаются на МКС, уничтожая орбитальную лабораторию стоимостью $100 млрд.

Эта драматическая сцена, конечно, вымышлена. Но многие операторы спутников, планировщики миссий и ученые опасаются, что воображение может обернуться реальностью из-за синдрома Кесслера.

С начала космической эры в 1957 году за пределы Земли запустили тонны ракет, аппаратов и приборов. Что делать, когда их срок подойдет к концу, так и не решили. С тех пор их число продолжает расти, а взрывы и столкновения в космосе породили сотни тысяч осколков опасного мусора.

Так, 17 октября 2022 года пристыкованный к Международной космической станции (МКС) российский грузовой корабль «Прогресс МС-20» помог станции избежать столкновения с космическим мусором. После принятых мер средняя высота орбиты МКС увеличилась почти на два километра и составила около 418 км.

Процедура оказалась рутинной, настолько, что экипаж ничего не почувствовал. Однако в истории бывали случаи, когда космический мусор или другой объект угрожал разрушением целых спутников. И это проблема, которая беспокоит ученых по всему миру. Самый известный такой инцидент произошел в 2009 году, когда российский спутник «Космос-2251» врезался в оперативный корабль связи «Iridium 33», в результате чего образовалось около 2000 обломков размером с теннисный мяч.

События, связанные с образованием мусора, стали более частыми. В среднем за последние два десятилетия в космосе ежегодно происходит 12 случайных «фрагментаций» — и эта тенденция, к сожалению, увеличивается. Обломки образуются из-за столкновений, взрывов, проблем с электричеством и даже просто отрыва объектов из-за суровых условий в космосе.

Самый большой вклад в нынешнюю проблему космического мусора вносят взрывы на орбите, вызванные остатками энергии — топливом и батареями, — на борту кораблей и ракет. Тенденции к утилизации после завершения миссии улучшаются, но очень медленными темпами.

Многие космические агентства и частные компании меняют стратегии, чтобы придерживаться этих принципов. Но достаточно ли этого?

По данным Европейского космического агентства (ЕКА), человечество запустило примерно 12170 спутников с начала космической эры. Сегодня 7630 из них остаются на орбите, но только около 4700 все еще работают. Это означает, что почти 3000 вышедших из строя космических аппаратов летают вокруг Земли.

Орбитальная скорость на высоте 400 км, на которой парит МКС, составляет около 27500 км/ч. На таких скоростях даже крохотный осколок мусора может нанести серьезный урон космическому кораблю — а таких пуль проносится огромное количество.

Эти объекты представляют собой не просто гипотетическую угрозу. Так, с 1999 по 2021 гг. МКС провела 29 маневров по уклонению от мусора, в том числе три — только в 2020-м.

Некоторые ракеты находятся на низких околоземных орбитах, что приводит к их естественному распаду в атмосфере Земли. Но значительное количество кораблей направляется обратно в атмосферу, где они либо сгорают, либо возвращаются в необитаемые районы планеты. Такая практика растет: с 2017 года около 30% ракет безопасно и контролируемо возвращаются на родину.

Это хорошая новость. Дело в том, что корпуса ракет являются одними из самых крупных объектов, которые мы отправляем в космос, и они подвержены высокому риску катастрофических столкновений.

На геостационарной орбите операторы заинтересованы в том, чтобы на их пути не вставали неработающие спутники и мусор. В ином случае их космические аппараты и итоговая прибыль подвергнутся серьезному риску.

ООН просит все компании убрать спутники с орбиты в течение 25 лет после окончания их миссии. Однако обеспечить это сложно, поскольку аппараты часто выходят из строя. Чтобы решить эту проблему, ученые придумали новые методы.

Например, можно снимать мертвые спутники с орбиты и перетаскивать их обратно в атмосферу, где они сгорят. Для захвата понадобится гарпун, магниты или даже лазеры для нагрева спутника, которые увеличат его атмосферное сопротивление настолько, что он сам упадет с орбиты.

━━━━━

Анастасия Дегтярева